【分庫分表】切分方式(水平切分, 垂直切分)

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【分庫分表】切分方式

這裏介紹設計分庫分表的方案時應該考慮的設計要點，並給出相應的解決方案。

 

1、關於切分方式

數據庫的切分指的是經過某種特定的條件，將咱們存放在同一個數據庫中的數據分散存放到多個數據庫（主機）中，以達到分散單臺設備負載的效果，即分庫分表。

數據的切分根據其切分規則的類型，能夠分爲 垂直（縱向）切分 和水平（橫向）切分。

• 垂直（縱向）切分： 把單一的表拆分紅多個表，並分散到不一樣的數據庫（主機）上。
• 水平（橫向）切分：根據表中數據的邏輯關係，將贊成個表中的數據按照某種條件拆分到多臺數據庫（主機）上。

1. 垂直切分

一個數據庫有多個表構成，每一個表對應不一樣的業務，垂直切分是隻按照業務將表進行分類，將其分佈到不一樣的數據庫上，這樣就將數據分擔到了不一樣的庫上（專庫專用）。

案例：
有以下幾張表：

• 用戶信息表（User）
• 交易記錄(Pay)
• 商品(Commodity)
  針對以上案例，垂直切分就是根據每一個表的不一樣業務進行切分，好比User表，Pay表和Commodity表，將每一個表切分到不一樣的數據庫上。

垂直切分的優勢以下：

• 拆分後業務清晰，拆分規則明確。
• 系統之間進行整合或擴展很容易。
• 按照成本、應用的等級、應用的類型等獎表放到不一樣的機器上，便於管理。
• 便於實現動靜分離、冷熱分離的數據庫表的設計模式。
• 數據維護簡單。

垂直切分的缺點以下：

• 部分業務表沒法關聯(Join), 只能經過接口方式解決，提升了系統的複雜度。
• 受每種業務的不一樣限制，存在單庫性能瓶頸，不易進行數據擴展和提高性能。
• 事務處理複雜。

垂直切分除了用於分解單庫單表的壓力，也用於實現冷熱分離，也就是根據數據的活躍度進行拆分，由於對擁有不一樣活躍度的數據的處理方式不一樣。

咱們可將原本能夠在同一個表中的內容人爲地劃分爲多個表。所謂「原本」，是指按照關係型數據庫第三範式的要求，應該在同一個表中，將其拆分開就叫做反範化（Denormalize）。

例如，對配置表的某些字段不多進行修改時，將其放到一個查詢性能較高的數據庫硬件上；對配置表的其餘字段更新頻繁時，則將其放到另外一個更新性能較高的數據庫硬件上。

這裏咱們再舉一個例子：在微博系統的設計中，一個微博對象包括文章標題、做者、分類、建立時間等屬性字段，這些字段的變化頻率低，查詢次數多，叫做冷數據。而博客的瀏覽量、回覆數、點贊數等相似的統計信息，或者別的變化頻率比較高的數據，叫做活躍數據或者熱數據。

咱們把冷熱數據分開存放，就叫做冷熱分離，在MySQL的數據庫中，冷數據查詢較多，更新較少，適合用MyISAM引擎，而熱數據更新比較頻繁，適合使用InnoDB存儲引擎，這也是垂直拆分的一種。

咱們推薦在設計數據庫表結構時，就考慮垂直拆分，根據冷熱分離、動靜分離的原則，再根據使用的存儲引擎的特色，對冷數據可使用MyISAM，能更好地進行數據查詢；對熱數據可使用InnoDB，有更快的更新速度，這樣可以有效提高性能。

其次，對讀多寫少的冷數據可配置更多的從庫來化解大量查詢請求的壓力；對於熱數據，可使用多個主庫構建分庫分表的結構，請參考下面關於水平切分的內容，後續的三四五章提供了不一樣的分庫分表的具體實施方案。

注意，對於一些特殊的活躍數據或者熱點數據，也能夠考慮使用Memcache、Redis之類的緩存，等累計到必定的量後再更新數據庫，例如，在記錄微博點贊數量的業務中，點贊數量被存儲在緩存中，每增長1000個點贊，才寫一次數據。

2. 水平切分

與垂直切分對比，水平切分不是將表進行分類，而是將其按照某個字段的某種規則分散到多個庫中，在每一個表中包含一部分數據，全部表加起來就是全量的數據。

簡單來講，咱們能夠將對數據的水平切分理解爲按照數據行進行切分，就是將表中的某些行切分到一個數據庫表中，而將其餘行切分到其餘數據庫表中。

這種切分方式根據單表的數據量的規模來切分，保證單表的容量不會太大，從而保證了單表的查詢等處理能力，例如將用戶的信息表拆分紅User一、User2等，表結構是徹底同樣的。咱們一般根據某些特定的規則來劃分表，好比根據用戶的ID來取模劃分。

例如，在博客系統中，當讀取博客的量很大時，就應該採起水平切分來減小每一個單表的壓力，並提高性能。

以微博表爲例，當同時有100萬個用戶在瀏覽時，若是是單表，則單表會進行100萬次請求，假如是單庫，數據庫就會承受100萬次的請求壓力；假如將其分爲100個表，而且分佈在10個數據庫中，每一個表進行1萬次請求，則每一個數據庫會承受10萬次的請求壓力，雖然這不可能絕對平均，可是能夠說明問題，這樣壓力就減小了不少，而且是成倍減小的。

水平切分的優勢以下：

• 單庫單表的數據保持在必定的量級，有助於性能的提升。
• 切分的表的結構相同，應用層改造較少，只須要增長路由規則便可。
• 提升了系統的穩定性和負載能力。

水平切分的缺點以下：

• 切分後，數據是分散的，很難利用數據庫的Join操做，跨庫Join性能較差。
• 拆分規則難以抽象。
• 分片事務的一致性難以解決。
• 數據擴容的難度和維護量極大。

綜上所述，垂直切分和水平切分的共同點以下：

• 存在分佈式事務的問題。
• 存在跨節點Join的問題。
• 存在跨節點合併排序、分頁的問題。
• 存在多數據源管理的問題。

在瞭解這兩種切分方式的特色後，咱們就能夠根據本身的業務需求來選擇，一般會同時使用這兩種切分方式，垂直切分更偏向於業務拆分的過程，在技術上咱們更關注水平切分的方案。

PS: 稍候再討論一下水平切分的路由過程和分片維度~~